人教版选修四复习 教学案专题六 杰出的中外科学家

专题六 杰出的中外科学家
[内容标准]
了解李时珍、詹天佑、李四光等科学家的主要事迹，认识他们对社会发展所作的贡献。
了解牛顿、爱因斯坦等人成长历程及主要科学成就，认识他们在社会发展中的作用。
[学习要求]
1.了解李时珍、詹天佑、李四光等科学家进行科学探索的主要事迹。
2.知道李时珍编著《本草纲目》、詹天佑修筑京张铁路和李四光创建地质力学的主要科学成就。
3.认识他们对社会发展所作的贡献，特别是李四光的理论对我国社会发展所作的贡献。
4.认同科学发展过程中进行科学总结和自主创新的重要性。
5.体会优秀科学家所具备的求真探索、为国为民的精神。
6.了解牛顿的成长历程以及他提出的科学理论：经典力学和光学上的微粒说。
7.了解爱因斯坦的成长历程以及他提出的科学理论：相对论和光子理论。
8.认识牛顿和爱因斯坦在社会发展中的作用，确认科学改变世界、科技就是生产力等价值观念。
9.说出牛顿、爱因斯坦等科学家身上所表现出的优秀品质。
[整体感知]
科技是人类探索自然的产物。古代中国的科技长期居于世界前列，除了闻名于世的四大发明以外，中医药学是最具民族特色的科学成果之一，李时珍的《本草纲目》被称为“东方医药巨典”；在近代，中国科技远远落后于西方的情况下，詹天佑修建的京张铁路是中国第一条不借助外国力量修建的铁路，振奋了民族精神；李四光的地质力学理论和方法，成为世界地质学界具有独创性的学说，他的一些理论模型对我国的石油探测和地震预报具有重要的指导意义。在世界科学史上，牛顿和爱因斯坦是有史以来最伟大的、最广为人知的科学家，牛顿创立的经典力学解开了物质运动的本质；爱因斯坦创立的相对论，使人类对自然界的认识进入一个全新的时代。
[知识清单]
一、杰出的中外科学家们
我们今天所理解的科学和技术形成于17世纪，到18世纪末科学的主要理论成果是牛顿力学体系的形成，而技术的最重要的成果是蒸汽动力取代了人力和畜力以及风力和水力成为工业的原动力。在人类文明的重要转折关头，我们总是能够看到科学技术的力量。随着经济全球化进程的不断加快和新科技革命的出现，科学技术作为人类历史发展的基础性力量已经越来越受到人们的高度重视。古今中外历史上，杰出的科学家们为推动社会进步作出的贡献后人是不能忘怀的。
1.李时珍与《本草纲目》
李时珍是中国明代卓越的医药学家，世称“医中之圣”，作为中国中医药学的代表人物，李时珍参考八百多种文献书籍，在整理和总结前人经验成果的基础上，结合自己的发现与研究，经过27年的艰苦努力，写成了《本草纲目》一书，全书共52卷，190多万字，分为16部，62类，系统总结了中国16世纪以前医药学的经验和成就，是中国古代医药学、植物学的宝贵遗产，该书后来传到世界各地，成为世界人民的宝贵财富，对中国乃至世界医药学的发展都起到了重大推动作用，被称为“东方医药巨典”，书中首创了按药物自然属性逐级分类的纲目体系，这种分类思想是现代生物分类学的重要源泉之一，比现代植物分类学创始人林奈的《自然系统》早了一个半世纪。达尔文曾将这部书称为“中国的百科全书”。他的伟大医学成就受到了世界人民的赞誉，他被公认为对人类最有贡献的科学家之一。除《本草纲目》外，他的著作留传至今的还有《濒湖脉学》、《奇经八脉考》等。
2.詹天佑与京张铁路
詹天佑，安徽人，1861年出生，1872年赴美留学，是中国第一批官办留学生中的一员，
1881年回国时，是120位中国留学生中获得学位的两位留学生之一。参加过中法战争中的马尾海战，1888年转入中国铁路公司任职，开始献身中国铁路事业，他的足迹遍及长城内外、大江南北，几乎和当时中国的每一条铁路都有关系。他的突出贡献是1905年——1909年勘探并主持修建京张铁路。其间，他在一些关键问题上做出了突出贡献：首先是选线，他选定的路线比外国工程师所选线路在隧道工程上减少两千多米；其次，是发明了“詹天佑钩”，解决了火车在爬坡和下坡时存在的不安全问题；第三是发明了双头列车，解决了火车上下坡的动力问题。另外，在修建铁路工程时，詹天佑提出了“花钱少，质量好，完工快”三项要求，到1909年京张铁路比原计划提前两年全线通车，节省了28万两银子，工程费用只及外国人估价的五分之一。京张铁路是中国第一条不借助外国力量修建的铁路干线，大长了中国人民的志气，给藐视中国的列强以坚决的回击。詹天佑还为建立中国铁路近代化制度作出了卓越贡献。周恩来称他是“中国人的光荣”。
3.李四光与地质力学
李四光生于1889年，1904年赴日本留学，1918年，在英国获得自然科学硕士学位，1920
年回国，任北大地质系教授，后任系主任。是我国杰出的地质学家、地质力学的创建者和新中国地质事业的开拓者和奠基人。李四光在青年时期，发现了中国第四纪冰川的痕迹，有力地驳斥了中华文明由西方传入的论调；中年以后，主持绘制石油、铀矿分布蓝图，为中国的工业化建设做出重大贡献；李四光主张用力学研究地壳现象，探讨地壳运动与矿产分布的规律，把各种构造形迹看作是地应力活动的结果，从而创立了“构造体系”的基本理论。根据这一基本理论，中国从20世纪50年代后期至60年代，相继找到大庆、大港、胜利、华北等大油田，摘掉了中国“贫油”的帽子，支持了国家的工业化建设，保证了国家的能源安全，这些发现也证明了李四光地质力学理论。李四光主张在研究地质构造活动性的基础上观测地应力的变化，为实现地震预报指明了方向。他把一生都献给了科学事业，献给了祖国人民，他有强烈的民族自尊心和自信心。他以杰出的成就为中国科学工作者树立了光辉榜样，在中国科学发展史上具有不可替代的位置。
4.宇宙定律的发现者——牛顿
牛顿是英国物理学家、数学家和天文学家和自然哲学家，经典物理学理论体系的建立
者，他集16、17世纪科学先驱们成果之大成，建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中，成为宇宙定律的发现者，被称为“近代科学之父”。
1642年生于英国一个自耕农家庭，少年牛顿资质平平，成绩一般，但喜欢读书、沉思、做科学实验，虽然家境困难，但其母亲坚持让他读书，1661年，牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务的收入支付学费，1665年获得学士学位后留在大学研究室。这年夏天，因伦敦发生严重瘟疫，学校暂时关闭，牛顿回到家乡，在家乡的这18个月里，他以旺盛的精力从事科学研究。他在物理学、数学和天文学研究方面都做出了划时代的发明和发现，牛顿在物理学上最主要的成就是发现了万有引力定律，综合并表达了经典力学的三个基本定律——惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律，牛顿用这些定律把天上的行星和它们的卫星的运动规律同地上重力下坠的现象统一起来，完成了物理学发展史上的第一次理论大综合，其标志就是他以1687年发表的《自然哲学的数学原理》这一科学巨著建立起来的天体力学。牛顿在光学上提出了光的“微粒说”。在同时代的一些人看来，牛顿或许是一个孤傲、与世隔绝、有偏执狂的人物，但他在天文学、力学、光学、数学等很多领域作出了贡献，是17世纪科学革命中所涌现出的最伟大的科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。
5.爱因斯坦——追寻空间和时间的本质
爱因斯坦1879年出生于德国，一岁时，随全家迁居慕尼黑，在担任工程师的叔父等人
的影响下，他较早地受到科学和哲学的启蒙，1894年，爱因斯坦因厌恶德国学校的军国主义教育而放弃了德国国籍，只身去了意大利的米兰，1896年，爱因斯坦进入大学学习物理学，1900年毕业之后便利用业余时间开展科学研究。
爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家，被科学界尊崇为天才的他对科学最伟大
的贡献，不是来自实验室的成果，而是“思维实验”，他创立的狭义相对论和广义相对论，标
志着物理学的重大突破，是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑。1905年，26岁的爱因斯坦发表《论动体的电动力学》，提出狭义相对论，其内容是：空间、时间、物质和物质运动，彼此不可分割，它们之间紧密相连；作为物质存在形式的时间和空间，在本质上是统一的，随着物质的运动而变化。狭义相对论的创立，改变了牛顿力学的时空观，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了基础，是近代物理学领域的一次伟大革命；在随后的研究中，爱因斯坦发现狭义相对论的理论体系还不完善，它只解释了等速直线运动，不能解释加速运动和万有引力问题，经过10年的思考，爱因斯坦于1916年3月发表了总结论文《广义相对论基础》，创立了广义相对论，在狭义相对论的基础上揭示了时空结构同物质分布之间的关系，指出物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质分布不均匀（即时空弯曲）引起的，时空的几何性质不是按欧几里得几何学分布的，而是按非欧几何学分布的。1938年，他在广义相对论的运动问题上取得重大进展，导出了物体运动的方程，更进一步揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论改变了人们对宇宙的认识，在这一理论指引下，天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。
爱因斯坦的相对论变革了近三百年来的物理学时空观，而以崭新的时空观建立起全新的物理学知识体系，它不仅把人类对自然的认识提升到一个新的水准，而且也深深地影响了人们的思维方式和世界观。
爱因斯坦还以量子理论完满地解释了光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。
1921年，爱因斯坦以他的光子理论获得诺贝尔物理学奖。
二、杰出的中外科学家给我们的启示
大凡优秀的科学家，他们的身上都有对科学事业和执着与探究精神，我们要关注他们求真探索、为国为民的精神和脚踏实地的验证理论和假设的科学探究范式。正如许多科学家强调的：牛顿所有成就中真正重要的是他发明了现今从事科学研究的方式，也就是你必须脚踏实地的用实验来验证你的理论及假设。渗透于科学家们创造过程中的这种科学方法和科学精神，是推动科学不断前行的巨大动力。从古今中外杰出的科学家的对社会所作贡献可以看出：科学改变世界、科技就是生产力。
[重点突破]
1.李四光的理论对我国社会发展所作的贡献
李四光主张用力学研究地壳现象，探讨地壳运动与矿产颁的规律，把各种构造形迹看做是地应力活动的结果，从而创立了“构造体系”的基本理论。根据这一理论，他分析了中国东部的地质构造特点，认为新华夏构造体系的三个沉降带具有大面积储油层。根据他创立的“构造体系”的基本理论，中国从20世纪50年代后期至60年代，相继找到大庆、大港、胜利、华北等大油田，摘掉了中国“贫油”的帽子，支持了国家的工业化建设，保证了国家的能源安全。李四光主张在研究地质构造活动性的基础上观测地应力的变化，为实现地震预报指明了方向。
2. 牛顿力学和爱因斯坦相对论的关系
牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律只有在物体低速运动的情况下才适用；爱因斯坦的相对论反映的是物体高速运动的客观规律,提出时空不是绝对不变的，而是随物质的运动而变化的，物质质量随运动的速度变化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在科学上和哲学上都有重大的意义；相对论否定了牛顿的绝对时空观，但并非是对牛顿力学的全盘否定,它是对牛顿力学的继承和发展，它把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态时的一个特例。
[巩固练习]
选择题
1、李时珍为了写《本草纲目》：①参考了八百多种文献 ②整理总结了前人经验③“搜罗百氏”，“采访四方”④辞去了太医院的职务
A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
2.下列有关《本草纲目》的说法，不正确的是
A、图文并茂的药物学专著 B、总结性的科学巨著
C、推动世界医药学的发展 D、影响只在东亚地区
3.下列有关《本草纲目》内容的说法，不正确的是
A、记载药物一千八百多种 B、附有一千一百多幅药物图
C、收录药方一万一千多个 D、全面总结了中国的医疗学
4.李时珍被称为“医中之圣”的依据是
A、写成《本草纲目》 B、治好楚王儿子的病
C、写成《濒湖脉学》 D、治愈民间疑难杂症
5．下列有关詹天佑的叙述，不正确的是
A、中国最早的官办留学生中的一员 B、1881美国耶鲁大学土木工程系毕业生中的第一名
C、回国时获得学位的两位留学生之一 D、指挥马尾海战取得重大胜利的海军将领
6. 詹天佑在修筑京张铁路时，坚持不用一个外国工程师，这是因为他
A、“胆大妄为”、“不自量力” B、认为中国人完全可以用自己的工程师和自己的钱来建筑铁路
C、能“花钱少、质量好、完工快”地修成这条铁路 D、对外国工程师持有偏见
7．詹天佑在修筑京张铁路过程中的突出贡献不包括
A、发明“詹天佑钩” B、发明蒸汽机车
C、创设“之”字型路线 D、发明双头列车
8. 对京张铁路表述不正确的是
A、呈“之”字形路线 B、从北京到张家港
C、是中国第一条自行设计完成的铁路 D、“花钱少，质量好，完工快”
9. 我们说李四光是中国地质事业的奠基者，其主要依据是
A、他创立了地质力学理论 B、他担任了中国第一任地质部长
C、他的研究方向是地质学 D、他发现了中国第四纪冰川痕迹
10.中国发现第四纪冰川的痕迹的意义是
A、驳斥了中华文明从西方传入的论调 B、为中国找到了石油和铀矿的分布规律
C、为地震预报提供科学的依据 D、为新中国的地质事业奠定了基础
11.20世纪五、六十年代，中国找到了大庆油田、大港油田等大油田，这：①摘掉了中国“贫油”的帽子 ②支持了国家的工业化建设 ③保证了国家的能源安全 ④证明了李四光的地质力学理论
A、①②③ B、①③④ C、②③④ D、①②③④
12. 李四光晚年仍以极大的热情关注的一件大事是
A、摘掉中国“贫油”的帽子 B、绘制中国石油、铀矿分布图
C、攻克地震预报难题 D、完善“构造体系”基本理论
13. 1687年牛顿所发表的《自然哲学的数学原理》标志着
A、物理学第一次大综合的完成 B、万有引力的发现
C、数学史上新纪元的开辟 D、光的“微粒说”提出
14. 牛顿说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。”对此理解，正确的是：
A．牛顿站在巨人的肩上，所以他看得远 B．学习和吸取前人的经验是很重要的
C．要想看得远，就只有站在巨人的肩上 D．只要站在巨人肩上，就能够看得远
15.17世纪牛顿力学体系产生的原因是：①生产力的迅速发展对基础理论提出了迫切要求 ②前人研究奠定雄厚的基础 ③牛顿个人的伟大天才和巨大努力 ④同时代众多著名科学家协同一致，通力合作
A、①②③④ B、①③④ C、①②③ D、②③④
16.下列关于牛顿科学研究经历的叙述，不正确的是
A、在物理学上的突出成就是完成了物理学发展史上的第一次大综合 B、中年以后把研究的兴趣转向了政治、神学等问题
C、晚年潜心于自然哲学与神学的研究 D、他一生对科学研究充满了热情
17.爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命。他
A、否定了牛顿的力学原理 B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说
C.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性 D.修正了能量、质量互相转化的理论
18. 爱因斯坦在1921年获诺贝尔物理学奖是由于他的
A、相对论 B、质量关系式 C、光子理论 D、量子理论
19. 狭义相对论和广义相对论的关系是
A、狭义相对论是广义相对论的依据 B、广义相对论是狭义相对论的依据
C、狭义相对论是对广义相对论的发展 D、广义相对论是对狭义相对论的否定
20. 下列关于科技与人们生活关系表述不正确的是
A、科技是社会进步的重要力量 B、科技发展促进人类精神文明
C、科技进步提高社会管理水平 D、科技是世界和平的根本保证
材料解析题
21.阅读下列材料
李四光是中国现代地质学的开拓者和新中国地质事业的主要奠基人之一，是卓越的科学家、杰出的教育家和伟大的爱国主义者。他把一生献给了科学事业，献给了祖国和人民。他从一个爱国的民主主义者转变主一个共产主义者和卓越的科学文化战士的人生道路，凝结了本世纪中国一代知识分子上下求索、不懈奋斗的历程。他是中国先进知识分子的杰出代表，也是我国科技界的一面旗帜。……
作为著名科学家，李四光一生坚持科学创新。他为研究古生物（字打不出来，在教材187页倒数第四行倒数第二个字）科分类所创建的十条标准，一直被中外学者沿用至今。他对中国第四纪冰川的研究，奠定了中国第四纪冰川地质学的基础。他用毕生心血创立的地质力学，是一门地质学与力学相结合的新兴学科。他用系统论分析各种构造形迹之间的生成联系，探索构造体形成的动力学机制，提出了构造体系的思想。他强烈的创新意识、执着的创新态度和丰硕的创新成果，对我国科学发展和技术进步，产生了深刻而长远的影响。
——温家宝《在纪念李四光110周年诞辰和李四光地质科学颁奖大会暨<中国地质学>（扩编版）首发式上的讲话》（1999年10月26日）
请回答：（1）据材料判断李四光的出生日期？
（2）根据材料归纳李四光的主要贡献。
（3）从李四光身上，你学到了什么？
22.阅读下列材料：
材料一 爱因斯坦曾在1939年写给罗斯福总统的信件中警告罗斯福总统，德国可能在制造原子弹，并提出美国也应制造原子武器。这一建议让他懊悔终生，并促使他致力于销毁核武器的运动。战后，他为开展反对核战争的和平运动进行了不懈斗争。 ——摘自《中外历史人物评说〈教师教学用书〉》
材料二 如果你们想使你们一生的工作有益于人类，那么，你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标；关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题，用以保证我们科学思想的成果会造福于人类，而不致成为祸害。在你们埋头于图表和方程时，千万不要忘记这一点。 ——爱因斯坦对加利福尼亚理工学院学生的演讲
请回答：
（1）据材料一，爱因斯坦对核武器的前后态度有何变化？为什么？（8分）
（2）由此谈谈你对科学技术作用的认识。（2分）
（3）据材料二，爱因斯坦对加利福尼亚理工学院的学生提出了怎样的要求？对此，你是怎样认识的？谈谈你对人才的理解。（6分）
问答题
23.詹天佑和李四光在近现代中国科技史上有何突出成就？这些成就对近现代中国科技发展有何意义？
24. 以李时珍、牛顿为代表概括比较16、17世纪中、西方科技发展的不同特征。结合时代背景分析造成不同特征的社会原因。
第六专题巩固练习参考答案
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A D D A D B B B A A
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
B C A B C D C C A D
解析8. 答案为B 本题考查对京张铁路的了解。京张铁路八达岭地区地势险要，坡度较大，詹天佑设计了“之”字形路线，采用双头列车解决了火车上下坡的问题；在修建铁路工程时，詹天佑提出了“花钱少，质量好，完工快”三项要求，到1909年京张铁路比原计划提前两年全线通车，节省了28万两银子，工程费用只及外国人估价的五分之一。京张铁路是中国第一条不借助外国力量修建的铁路，大长了中国人民的志气。但京张铁路是从北京到张家口。
17.答案为C 此题目考查的是世界科技文化史内容，跟本单元的知识吻合。此题主要是依据教材的表述设计的。正确选项C基本是教材的表述，三个干扰项的设计能体现高考的意图，相对论和牛顿经典力学的关系是一个科学上很有意义的问题，选项A涉及到必修三专题七的内容，体现了学科内综合这一特点；选项D的干扰性比较强，能量、质量的转化是相对论的重要内容，这是爱因斯坦首先提出来的，而不是修正前人的结论。
二、材料解析题
21. （1）1889年10月26日。
（2）为研究古生物（字打不出来，在教材187页倒数第四行倒数第二个字）科分类创建了十条标准，被中外学者沿用至今；对中国第四纪冰川的研究，奠定了中国第四纪冰川地质学的基础；把地质学与力学相结合创立地质力学理论，提出了构造体系的思想，使中国找到了石油，支援了国家的工业化建设。（3）强烈的创新意识和执着的创新态度。
22. （1）由主张制造核武器到致力于销毁核武器。原因：①爱因斯坦提议研制核武器为早日摧毁法西斯结束战争，拯救人类。②美军在日本投放原子弹，瞬间无数生命灰飞烟灭。随着战争结束，他害怕滥用原子弹会毁灭整个人类，所以主张销毁核武器。（2）认识：科学技术是一把双刃剑，既可以造福人类，也可以毁灭人类。科技发展应更好地服务于人类。（3）要求学生不仅要“懂得应用科学”，更要“关心人的本身”。一个人，如果光有丰富的自然科学知识，而没有正确的人生观和世界观，那么，他可能会利用自己掌握的自然科学危害人类，而且他掌握的自然科学知识越多，对人类的危害可能会越大。一个人，既要有丰富的自然科学知识，又要有正确的人生观、价值观、世界观，才能称为人才，才会对人类作出贡献。
解析 此题要求学生据材料一判断爱因斯坦对核武器前后态度的变化并分析变化的原因，由此谈谈对科技作用的认识。当今世界很不太平，核武器有扩散的趋势，这势必会给人类带来灾难，科学技术是一把双刃剑，它既可以造福人类，也可以毁灭人类，人类应该坚持让科技服务人类。要求学生据材料二谈自己对人才的理解。此题有较强的现实性和针对性，对于引导学生树立科学的态度和有积极意义。
三、问答题
23. 詹天佑的成就：修筑京张铁路，在修筑京张铁路的过程中解决了一系列外国人无法解决的难题。意义：京张铁路是中国第一条不借助外国力量修建的铁路，大长了中国人的志气，给藐视中国的列强以猛烈回击。李四光的成就：创立了地质力学和“构造体系”的理论；主张在研究地质构造活动性的基础上观测地应力的变化来研究地震。意义：根据地质力学和“构造体系”的理论，中国找到了大庆油田、大港油田、胜利油田等大油田，摘掉了中国“贫油”论的帽子，支援了祖国的工业化建设，保证了国家的能源安全；关于地震研究的方法，为地震预报指明了方向。
24.（1）不同特征：中国呈现总结性特征，以实用性、技术性为主，采用观察、亲身试验、经验总结等方法；西方呈现对自然规律的探索，以理性为主，采用实验，逻辑推理等方法。
（2）原因：①政治上：中国封建君主专制空前加强；西方封建专制开始动摇，君主专制受到抨击。②经济：中国自然经济占绝对统治地位，资本主义处于萌芽状态；西方封建经济开始瓦解，资本主义工场手工业兴起并有较大发展。③思想文化上：中国心学思想占统治地位，实行八股取士等文化专制；西方文艺复兴和启蒙运动兴起，理性主义成为指导思想，出现了空前的思想解放；④对外关系上：中国明清时期，逐步实行对外闭关政策，隔绝了与海外交往；西方新航路开辟后，走上了对外积极扩张的道路。
解析 此题是一道中外历史比较题。要求学生概括比较16、17世纪中、西方科技发展的不同特征并结合时代背景深层次分析造成不同特征的社会原因。结合李时珍的《本草纲目》可知，当时中国科技的发展呈现总结性特征，以实用性、技术性为主，采用观察、亲身试验、经验总结等方法；而从牛顿的研究可以看出西方科技的发展呈现出的特点是以对自然规律的探索主为，以理性为主，采用实验，逻辑推理等方法。至于造成不同特征的社会原因，需要结合当时两者的政治、经济、思想、外交诸方面综合分析。